KR100811282B1 - Method for manufacturing crystalline silicon - Google Patents
Method for manufacturing crystalline silicon Download PDFInfo
- Publication number
- KR100811282B1 KR100811282B1 KR1020060134503A KR20060134503A KR100811282B1 KR 100811282 B1 KR100811282 B1 KR 100811282B1 KR 1020060134503 A KR1020060134503 A KR 1020060134503A KR 20060134503 A KR20060134503 A KR 20060134503A KR 100811282 B1 KR100811282 B1 KR 100811282B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- silicon thin
- amorphous silicon
- source gas
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45559—Diffusion of reactive gas to substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
Abstract
Description
본 발명은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display; OLED) 등에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)에 적용되는 다결정(crystalline) 실리콘 박막의 제조에 관한 것이다. 보다 상세하게는 다결정 실리콘 박막 형성시 금속 오염을 방지하여 TFT 특성을 향상시킬 수 있는 다결정 실리콘 박막 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of polycrystalline silicon thin films applied to thin film transistors (TFTs) used in liquid crystal displays (LCDs), organic light emitting displays (OLEDs), and the like. . More particularly, the present invention relates to a polycrystalline silicon thin film manufacturing method capable of improving TFT characteristics by preventing metal contamination during polycrystalline silicon thin film formation.
TFT는 크게 비정질 실리콘 TFT와 다결정 실리콘 TFT로 구분된다. TFT의 특성은 전자 이동도의 값으로 평가하는데, 비정질 실리콘 TFT의 전자 이동도는 대략 1cm2/Vs이고 다결정 실리콘 TFT의 전자 이동도는 대략 100cm2/Vs 정도가 되므로, 고성능의 LCD에는 다결정 실리콘 TFT를 채용하는 것이 바람직하다. 다결정 실리콘 TFT는 유리 또는 석영 등의 투명 기판에 비정질 실리콘을 증착하고 다결정화시킨 뒤, 게이트 산화막 및 게이트 전극을 형성하고 소스 및 드레인에 도펀트를 주입한 후 절연층을 형성하여 구성된다.TFTs are largely divided into amorphous silicon TFTs and polycrystalline silicon TFTs. The characteristics of the TFT are evaluated by the value of electron mobility. The electron mobility of the amorphous silicon TFT is about 1 cm 2 / Vs and the electron mobility of the polycrystalline silicon TFT is about 100 cm 2 / Vs. It is preferable to employ a TFT. A polycrystalline silicon TFT is formed by depositing amorphous silicon on a transparent substrate such as glass or quartz and polycrystallizing it, forming a gate oxide film and a gate electrode, implanting dopants into a source and a drain, and then forming an insulating layer.
다결정 실리콘 TFT 제조시 주요 관건은 비정질 실리콘 박막을 다결정화시키 는 공정이다. 특히 결정화 온도를 낮추는 것이 바람직한데, 결정화 온도가 너무 높으면 TFT 제조시 용융점이 낮은 유리 기판을 사용할 수가 없어서 TFT 제조 단가가 너무 상승하는 문제점이 있다. 이와 같은 유리 기판 사용 가능성을 고려하여, 최근 저온에서 빠른 시간 내에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 다음과 같은 다양한 공정들이 제안되고 있다. 엑시머 레이저 결정화(Excimer Laser Crystallization)법은 순간 레이저 조사를 이용하여 비정질 실리콘을 용융하여 재결정화시키는 방법으로서 급속 가열에 의한 유리 기판의 손상을 방지할 수 있고 다결정 실리콘의 결정성이 우수하다는 장점이 있으나, 재현성이 떨어지고 장비 구성이 복잡하다는 단점이 있다. 급속 열처리법은 IR 램프를 이용하여 비정질 실리콘을 급속 열처리시키는 방법으로서 생산 속도가 빠르고 생산단가가 저렴하다는 장점이 있으나, 급속 가열에 의한 열 충격 및 유리 기판의 변형 발생 등의 단점이 있다. 금속유도 결정화(Metal Induced Crystallization; MIC)법은 비정질 실리콘에 Ni, Cu, Al 등의 금속 촉매를 도포하여 낮은 온도에서 결정화를 유도하는 방법으로서 낮은 온도에서 결정화가 가능하다는 장점이 있으나, 활성화 영역에 포함되는 상당량의 금속으로 인하여 누설전류가 크게 증가한다는 단점이 있다. 금속유도 측면 결정화(Metal Induced Lateral Crystallization: MILC)법은 MIC 방법에서 발생하는 금속 오염의 방지를 위해 개발된 것으로서 소스/드레인 영역에 금속 촉매를 증착하여 MIC를 우선적으로 유도하고, 이를 시드로 하여 다결정 실리콘을 게이트 하부의 활성화 영역으로 측면 성장시키는 방법이다. MILC법은 MIC법에 비하여 측면 성장의 결정화 영역에서는 금속 오염이 적다는 장점이 있으나 누설전류의 문제는 여전히 존재하게 된다. 누설전류 발생은 디스플레이(LCD 등)의 각 화소에 충전된 데이터 전압을 변화시키는 문제를 야기시키는 등 전반적으로 디스플레이의 특성을 저하시킨다.The key to manufacturing polycrystalline silicon TFTs is the process of polycrystallizing amorphous silicon thin films. In particular, it is preferable to lower the crystallization temperature, but if the crystallization temperature is too high, there is a problem in that the TFT manufacturing cost is too high because a glass substrate having a low melting point cannot be used in the TFT manufacturing. In consideration of the possibility of using such a glass substrate, various processes for forming a polycrystalline silicon thin film in a short time at a low temperature have recently been proposed. Excimer Laser Crystallization (Excimer Laser Crystallization) is a method of melting and recrystallization of amorphous silicon using instantaneous laser irradiation has the advantage of preventing damage to the glass substrate due to rapid heating and excellent crystallinity of polycrystalline silicon, The disadvantages are poor reproducibility and complicated equipment configuration. Rapid heat treatment is a method of rapidly heat-treating amorphous silicon using an IR lamp, which has an advantage of rapid production speed and low production cost, but has disadvantages such as heat shock and deformation of the glass substrate due to rapid heating. Metal Induced Crystallization (MIC) is a method of inducing crystallization at low temperatures by applying metal catalysts such as Ni, Cu, and Al to amorphous silicon. Due to the large amount of metal included, the leakage current is greatly increased. Metal Induced Lateral Crystallization (MILC) method was developed to prevent metal contamination caused by the MIC method, and preferentially induces MIC by depositing a metal catalyst in the source / drain region. Silicon is laterally grown to the active region under the gate. The MILC method has the advantage of less metal contamination in the crystallization region of lateral growth than the MIC method, but the leakage current problem still exists. The leakage current generation causes a problem of changing the data voltage charged in each pixel of the display (LCD, etc.), thereby degrading the characteristics of the display as a whole.
이와 같이, TFT 제조시 금속의 도입은 비정질 실리콘의 결정화 온도를 낮춰 유리 기판의 사용이 가능하다는 장점이 있는 반면에, 금속 오염으로 인하여 TFT의 특성을 저하시키는 단점도 있기 때문에, 비정질 실리콘 박막에 금속 촉매를 도입할 때 금속 촉매의 양 조절이 매우 중요해진다. 즉, 다결정화 온도를 낮추기 위하여 금속 촉매를 너무 많이 도입하면 금속 오염의 문제가 심각해지고, 이러한 금속 오염의 문제를 방지하기 위하여 금속 촉매를 너무 적게 도입하면 애초에 금속 촉매를 도입하는 목적인 결정화 온도를 낮출 수 없게 된다. 결국, 가능한 금속 촉매의 양을 적게 도입하면서 결정화 온도를 낮추는 것이 가장 바람직하다.As described above, the introduction of metal during TFT fabrication has the advantage of lowering the crystallization temperature of amorphous silicon, which makes it possible to use a glass substrate, while degrading the characteristics of the TFT due to metal contamination. Controlling the amount of metal catalyst becomes very important when introducing a catalyst. In other words, if too much metal catalyst is introduced to lower the polycrystallization temperature, the problem of metal contamination becomes serious, and if too little metal catalyst is introduced to prevent the problem of metal contamination, the crystallization temperature, which is the purpose of introducing the metal catalyst in the first place, is lowered. It becomes impossible. As a result, it is most desirable to lower the crystallization temperature while introducing as little metal catalyst as possible.
통상적으로 TFT 제조시 비정질 실리콘 박막 상에 금속 촉매를 도입하는 방법으로는 스퍼터링법이나 스핀 코팅법으로 금속 촉매를 도포하는 방법이 사용되어 왔으며, 특히 스퍼터링법이 주로 사용되고 있다. 그러나, 종래의 스퍼터링법으로 비정질 실리콘 박막 상에 가능한 적은 양의 금속을 증착시키는 데에는 여러가지 문제점이 있다. 예를 들어, 스퍼터링법으로 가능한 양의 금속을 증착하기 의해서는 증착 속도 및 증착 시간 등을 가능한 작게 가져가야 하는데, 스퍼터링법으로는 증착 속도 및 증착 시간을 작게 하는 것이 공정상 용이하지 않다. 또한, 증착 속도 및 증착 시간이 작은 구간에서는 스퍼터링시 증착 조건을 일정하게 유지하는 것이 매우 어렵다. 즉, 종래의 스퍼터링법으로는 비정질 실리콘 박막 상에 도입되는 금속 농도의 미세한 조절이 어려울 뿐만 아니라, 실제 생산 라인에 적용시 배치마다 일 정한 농도의 금속을 증착시키는 것이 용이하지 않다.In general, as a method of introducing a metal catalyst onto an amorphous silicon thin film during TFT production, a method of applying a metal catalyst by a sputtering method or a spin coating method has been used, and in particular, a sputtering method is mainly used. However, there are various problems in depositing as little metal as possible on an amorphous silicon thin film by conventional sputtering. For example, the deposition rate and the deposition time should be kept as small as possible by depositing the amount of metal possible by the sputtering method. However, it is not easy to reduce the deposition rate and the deposition time by the sputtering method. In addition, it is very difficult to keep the deposition conditions constant during sputtering in a section in which the deposition rate and deposition time are small. That is, the conventional sputtering method is difficult to finely control the metal concentration introduced on the amorphous silicon thin film, and it is not easy to deposit a certain concentration of metal for each batch when applied to the actual production line.
또한, 기존의 스퍼터링법으로는 날로 대면적화 되는 LCD에 대응할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, LCD 등의 평판 디스플레이의 면적이 커지면 그에 따라 금속 촉매를 도포하는 스퍼터링 장치의 크기도 커져야 함은 당연하다. 그러나, LCD 크기에 따라 스퍼터링 장치를 증가시키는 것은 한계가 있으며, 특히 금속 촉매로 니켈과 같은 강자성체를 사용하는 경우에는 다음과 같은 이유로 그 한계가 보다 분명해진다. 일반적으로 스퍼터링 장치에서는 타겟 뒤에 마그네트론을 배치시켜 타겟 근처에 자기장을 형성시키는데, 타겟이 니켈과 같은 강자성체로 이루어지면 니켈 자체에서 자기장을 흡수하기 때문에 타겟 근처에서의 자기장의 크기가 현저하게 감소하게 된다. 이를 개선하기 위하여 타겟 근처에 형성되는 자기장 도메인을 수직으로 배열시키는 방법이 제안되어 있고 이러한 방법에서는 타겟의 크기가 300mm 이상이 되어야 하지만, 현재의 기술로서는 타겟을 300mm 이상으로 제조하는 것이 불가능하다.In addition, there is a problem that the existing sputtering method can not cope with the LCD having a large area. In other words, as the area of a flat panel display such as an LCD increases, the size of the sputtering apparatus for applying a metal catalyst must also increase accordingly. However, there is a limit to increasing the sputtering device according to the LCD size, especially when using a ferromagnetic material such as nickel as a metal catalyst, the limit becomes clearer for the following reasons. In general, in the sputtering apparatus, a magnetron is disposed behind the target to form a magnetic field near the target. When the target is made of a ferromagnetic material such as nickel, the magnetic field absorbs the magnetic field in the nickel itself. In order to improve this, a method of vertically arranging magnetic field domains formed near the target has been proposed. In this method, the size of the target should be 300 mm or more, but it is impossible to manufacture a target of 300 mm or more with the current technology.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속 오염을 방지하여 TFT 특성을 향상시킬 수 있는 TFT용 다결정 실리콘 박막 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a polycrystalline silicon thin film for TFT which can improve the TFT characteristics by preventing metal contamination.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막 제조방법은 비정질 실리콘 박막 상에 금속을 포함하는 소스 가스를 공급하는 단계, 상기 비정질 실리콘 박막을 제1 온도로 조절하면서 상기 소스 가스를 포함하는 가스 분위기 하의 소정 압력에서 소정 시간 동안 대기시킴으로써, 상기 소스 가스가 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착하는 단계, 상기 흡착 단계에서 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되지 않은 소스 가스를 제거하는 단계, 상기 소스 가스가 흡착된 비정질 실리콘 박막 상에 보조 가스를 공급하는 단계, 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착된 상기 소스 가스와 상기 보조 가스가 반응함으로써 상기 소스 가스 중 상기 금속 이외의 성분이 제거되어 최종적으로 상기 비정질 실리콘 박막 상에는 상기 금속이 흡착되는 단계, 및 상기 금속이 흡착된 비정질 실리콘 박막을 제2 온도로 조절하면서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention comprises the steps of supplying a source gas containing a metal on an amorphous silicon thin film, while adjusting the amorphous silicon thin film to a first temperature Adsorbing the source gas on the amorphous silicon thin film by waiting for a predetermined time at a predetermined pressure under a gas atmosphere, including removing source gas not adsorbed on the amorphous silicon thin film in the adsorption step, the source Supplying an auxiliary gas onto an amorphous silicon thin film on which a gas is adsorbed, and reacting the source gas and the auxiliary gas adsorbed on the amorphous silicon thin film to remove components other than the metal in the source gas, and finally the amorphous The metal is adsorbed on the silicon thin film Phase, and is characterized in that it comprises the step of heat-treating the amorphous silicon thin film by controlling the said metal is adsorbed to the second temperature.
여기서, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막 제조방법은 상기 소스 가스는 Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu 중 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 소스 가스는 Ni(cp)2인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 소스 가스는 Ni(dmamb)2인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보조 가스는 H2, NH3와 같은 환원성 가스, O2, N2O, H2O, 오존과 같은 산화성 가스, Ar, N2와 같은 불활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 온도는 상온 내지 250℃의 범위인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 온도, 상기 압력 및 상기 시간 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되는 상기 소스 가스의 농도를 조절하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제2 온도는 400 내지 700℃의 범위인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열처리 단계에서의 분 위기는 Ar, Ne, He, N2 가스를 포함하는 불활성 가스 분위기인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열처리 단계에서의 열처리 시간은 1 내지 10 시간 범위인 것을 특징으로 한다.Here, the polycrystalline silicon thin film manufacturing method according to the present invention is characterized in that the source gas comprises any one or two or more metals of Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu. In addition, the source gas is characterized in that Ni (cp) 2 . In addition, the source gas is characterized in that Ni (dmamb) 2 . In addition, the auxiliary gas is characterized in that it comprises a reducing gas such as H 2 , NH 3 , O 2 , N 2 O, H 2 O, oxidizing gas such as ozone, inert gas such as Ar, N 2 . In addition, the first temperature is characterized in that the range of room temperature to 250 ℃. The concentration of the source gas adsorbed on the amorphous silicon thin film may be adjusted by adjusting at least one of the first temperature, the pressure, and the time. In addition, the second temperature is characterized in that the range of 400 to 700 ℃. In addition, the powder at the heat treatment step is Ar, Ne, He, N 2 It is an inert gas atmosphere containing a gas. In addition, the heat treatment time in the heat treatment step is characterized in that the range of 1 to 10 hours.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막 제조방법은 비정질 실리콘 박막 상에 금속을 포함하는 소스 가스를 공급하는 단계, 상기 비정질 실리콘 박막을 제1 온도로 조절하면서 상기 소스 가스를 포함하는 가스 분위기 하의 소정 압력에서 소정 시간 동안 대기시킴으로써, 상기 소스 가스가 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착하는 단계, 상기 흡착 단계에서 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되지 않은 소스 가스를 제거하는 단계, 및 상기 소스 가스가 흡착된 비정질 실리콘 박막을 제2 온도로 조절하면서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film according to the present invention comprises the steps of supplying a source gas containing a metal on an amorphous silicon thin film, while adjusting the amorphous silicon thin film to a first temperature Allowing the source gas to adsorb on the amorphous silicon thin film by removing the source gas that is not adsorbed on the amorphous silicon thin film in the adsorption step by waiting for a predetermined time at a predetermined pressure under a gas atmosphere, and And heat-treating the amorphous silicon thin film to which the source gas is adsorbed at a second temperature.
여기서, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막 제조방법은 상기 소스 가스는 Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu 중 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 소스 가스는 Ni(cp)2인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 소스 가스는 Ni(dmamb)2인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 온도는 상온 내지 250℃의 범위인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 온도, 상기 압력 및 상기 시간 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되는 상기 소스 가스의 농도를 조절하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제2 온도는 400 내지 700℃의 범위인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열처리 단계에서 의 분위기는 Ar, Ne, He, N2 가스를 포함하는 불활성 가스 분위기, O2, N2O, H2O, 오존과 같은 산화성 가스 분위기 및 H2, NH3와 같은 환원성 가스 분위기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열처리 단계에서의 열처리 시간은 1 내지 10 시간 범위인 것을 특징으로 한다.Here, the polycrystalline silicon thin film manufacturing method according to the present invention is characterized in that the source gas comprises any one or two or more metals of Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu. In addition, the source gas is characterized in that Ni (cp) 2 . In addition, the source gas is characterized in that Ni (dmamb) 2 . In addition, the first temperature is characterized in that the range of room temperature to 250 ℃. The concentration of the source gas adsorbed on the amorphous silicon thin film may be adjusted by adjusting at least one of the first temperature, the pressure, and the time. In addition, the second temperature is characterized in that the range of 400 to 700 ℃. In addition, the atmosphere in the heat treatment step is Ar, Ne, He, N 2 And at least one of an inert gas atmosphere including a gas, an oxidizing gas atmosphere such as O 2 , N 2 O, H 2 O, and ozone, and a reducing gas atmosphere such as H 2 and NH 3 . In addition, the heat treatment time in the heat treatment step is characterized in that the range of 1 to 10 hours.
본 발명의 발명자들은 상술한 바와 같은 종래의 스퍼터링법에서의 문제점을 인식한 후, 이러한 문제점을 해결하기 위해 노력한 결과 금속 촉매를 화학적으로 흡착시키는 방법(화학흡착; chemisorption)이 비정질 실리콘 박막 상에 도입되는 금속 농도의 미세 조절에 유리하다는 점에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다. 따라서, 본 발명의 주요 특징은 비정질 실리콘 박막 상에 가능한 적은 농도의 금속 촉매를 도입하기 위하여 그 도입 방법으로 화학적 흡착 방법을 사용하는 것이다. 여기서, 흡착이란 고체 표면에 기체(가스)나 액체의 분자, 원자, 이온 등이 붙어 있는 현상을 말하며, 이 때 고체와 기체가 화학적 결합을 하여 흡착되는 것을 화학흡착이라고 한다.The inventors of the present invention, after recognizing the problems in the conventional sputtering method as described above, and trying to solve these problems, a method of chemically adsorbing a metal catalyst (chemisorption) is introduced on the amorphous silicon thin film. The present invention has been accomplished by focusing on the fine control of the metal concentration. Therefore, the main feature of the present invention is the use of a chemical adsorption method as its introduction method in order to introduce a metal catalyst of the smallest possible concentration on the amorphous silicon thin film. Here, adsorption refers to a phenomenon in which a gas (gas) or molecules of molecules, atoms, ions, etc. adhere to a solid surface. At this time, adsorption of solid and gas by chemical bonding is called chemisorption.
이하 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.
첫째, 본 발명의 제1 실시예로서 비정질 실리콘 박막 상에 금속을 흡착한 후 이를 열처리하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.First, a method of forming a polycrystalline silicon thin film by adsorbing a metal on an amorphous silicon thin film and heat-treating it as a first embodiment of the present invention will be described.
우선, 비정질 실리콘 박막이 형성된 유리 기판이 준비되어 금속 흡착 과정이 진행될 챔버 내에 배치된다. 여기서, 유리 기판은 예를 들어, LCD 등의 경우에는 TFT가 형성되는 TFT 기판에 해당된다. 유리 기판 배치 후에는 챔버 내의 기본 압력이 100mTorr 정도가 되도록 진공 펌프로 챔버를 배기시킨다.First, a glass substrate on which an amorphous silicon thin film is formed is prepared and placed in a chamber where a metal adsorption process is to proceed. Here, the glass substrate corresponds to, for example, a TFT substrate in which a TFT is formed in the case of LCD or the like. After the glass substrate is placed, the chamber is evacuated with a vacuum pump so that the basic pressure in the chamber is about 100 mTorr.
다음으로 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되는 금속의 원료에 해당하는 소스 가스(즉, 금속 유기화합물)를 비정질 실리콘 박막 상에 공급한다. 일반적으로 금속 유기화합물은 상온에서 고상 또는 액상의 형태로 존재하기 때문에 금속 유기화합물은 상온보다 높은 온도로 가열하여 소스 가스화 한다. 본 발명에서의 금속 유기화합물은 Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu 중 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용된 금속 유기화합물은 금속으로 니켈을 포함하는 것으로서, Ni(cp)2[비스(시클로펜타디엔일)니켈; 니켈로센] 또는 Ni(dmamb)2[니켈 디메틸 아미노 메틸 부타노에이트]을 사용하였다. 또한, 본 발명의 소스 가스 공급 단계에서는 비정질 실리콘 박막 상으로 소스 가스가 원활하게 공급되도록(즉, 소스 가스의 이동도가 향상되도록) 운반 가스를 같이 공급할 수 있으며, 운반 가스로는 Ar, Ne, He, N2 중 어느 하나 또는 둘 이상의 불활성 가스를 사용할 수 있다. 다만, 소스 가스의 이동도가 충분한 경우에는 운반 가스를 사용하지 않아도 된다. Next, a source gas (ie, a metal organic compound) corresponding to a raw material of a metal adsorbed on the amorphous silicon thin film is supplied onto the amorphous silicon thin film. In general, since the metal organic compound is present in the form of a solid or liquid at room temperature, the metal organic compound is heated to a temperature higher than the room temperature to gasify the source gas. The metal organic compound in the present invention may include any one or two or more metals of Ni, Al, Ti, Ag, Au, Co, Sb, Pd, Cu. Metal organic compounds used in the present invention include nickel as a metal, Ni (cp) 2 [bis (cyclopentadienyl) nickel; Nickellocene] or Ni (dmamb) 2 [nickel dimethyl amino methyl butanoate] was used. In addition, in the source gas supplying step of the present invention, the carrier gas may be supplied together so that the source gas is smoothly supplied to the amorphous silicon thin film (ie, the mobility of the source gas is improved), and as the carrier gas, Ar, Ne, He , N 2 Any one or two or more inert gases may be used. However, when the mobility of the source gas is sufficient, it is not necessary to use a carrier gas.
다음으로 공급된 소스 가스(금속 유기화합물)가 비정질 실리콘 박막 상에 흡착된다. 즉, 소스 가스로 공급된 Ni(cp)2나 Ni(dmamb)2의 금속 유기화합물이 그대로 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되는 단계이다. 본 발명에서 금속 유기화합물은 소스 가스를 포함하는 가스 분위기 하의 챔버 내에서 비정질 실리콘 박막을 대기시키는 동안에 흡착된다. 이러한 과정을 거치면 실리콘 박막의 실리콘과 금속 유기 화합물의 금속(예를 들어, 니켈)은 화학적으로 결합되면서 흡착된다. 다만, 상기 흡착 단계에서 이루어지는 흡착은 주로 화학 흡착에 해당되겠지만, 실제로 비정질 실리콘 박막 상에 금속이 물리 흡착(physisorption)되는 경우도 있을 수 있으며, 이와 같이 물리 흡착된 금속도 실리콘의 결정화 온도를 낮추는 촉매 역할을 할 수 있다.Next, the supplied source gas (metal organic compound) is adsorbed onto the amorphous silicon thin film. That is, a metal organic compound of Ni (cp) 2 or Ni (dmamb) 2 supplied as a source gas is adsorbed onto the amorphous silicon thin film as it is. In the present invention, the metal organic compound is adsorbed during the atmosphere of the amorphous silicon thin film in the chamber under the gas atmosphere containing the source gas. Through this process, the silicon of the silicon thin film and the metal of the metal organic compound (eg nickel) are chemically bonded and adsorbed. However, although the adsorption performed in the adsorption step mainly corresponds to chemisorption, in practice, metal may be physically adsorbed onto the amorphous silicon thin film, and the physically adsorbed metal may also lower the crystallization temperature of silicon. Can play a role.
한편, 흡착되는 금속 유기화합물의 양(흡착 농도)은 흡착시 챔버 내의 소스 가스를 포함하는 가스 압력(흡착 압력), 상기 압력이 유지되는 시간(흡착 시간) 및 비정질 실리콘 박막의 온도(흡착 온도) 중 적어도 하나를 조절함으로써 제어할 수 있다. 즉, 상기 3가지 파라미터를 적절하게 제어하면 흡착 농도를 미세하게 조절할 수 있어서 가능한 적은 농도의 금속을 비정질 실리콘 박막 상에 흡착할 수 있다. 먼저, 흡착 압력을 제어하여 금속 유기화합물의 흡착 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 흡착 압력은 공급되는 소스 가스의 양과 직접적으로 관련이 있으므로, 소스 가스의 공급 양을 줄이면 흡착 압력이 감소하게 되고 이로부터 금속 유기화합물의 흡착 농도가 감소될 수 있다. 또한, 흡착 시간을 제어하여서도 금속 유기화합물의 흡착 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 흡착 압력이 유지되는 흡착 시간을 적게 할수록 금속 유기화합물의 흡착 농도는 감소될 수 있다. 또한, 흡착 온도를 제어하면 금속 유기화합물의 흡착 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 흡착 과정시 소정의 열에너지가 필요한 것이므로 흡착 온도를 낮게 하면 금속 유기화합물의 흡착 농도는 감소될 수 있다. 다만, 흡착 온도가 너무 낮으면 아예 흡착 현상 자체가 일어나지 않을 가능성이 있으며, 흡착 온도가 너무 높으면 흡착 된 금속 유기화합물이 비정질 실리콘 박막으로부터 분리될 가능성이 있다. 본 발명에서 흡착 과정시 비정질 실리콘 박막의 온도는 100 내지 250℃의 범위 내에서 유지하는 것이 바람직하다. 이때 흡착 단계가 시작되기 전에 비정질 실리콘 박막의 온도를 소정의 흡착 온도로 유지시켜 놓는 것이 바람직하다. 금속 유기화합물의 종류에 따라 흡착시 열에너지가 전혀 필요하지 않는 경우(예를 들어, 상온 흡착이 가능한 경우)에는 흡착 온도가 상온이 되도록 제어하면 된다. 이와 같이, 본 발명은 챔버 내의 소스 가스를 포함하는 가스의 압력, 상기 압력이 유지되는 시간 및 비정질 실리콘 박막의 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써, 가능한 적은 농도의 금속 유기화합물이 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되게 할 수 있으며, 이로부터 TFT 제조시 실리콘의 다결정화 온도를 낮추면서도 금속 오염 가능성을 현저하게 줄일 수 있다.On the other hand, the amount (adsorption concentration) of the metal organic compound to be adsorbed is the gas pressure (adsorption pressure) including the source gas in the chamber during adsorption, the time the pressure is maintained (adsorption time) and the temperature of the amorphous silicon thin film (adsorption temperature) It can be controlled by adjusting at least one of. That is, by appropriately controlling the three parameters it is possible to finely adjust the adsorption concentration to adsorb as little metal as possible on the amorphous silicon thin film. First, the adsorption pressure of the metal organic compound may be adjusted by controlling the adsorption pressure. For example, since the adsorption pressure is directly related to the amount of source gas supplied, reducing the amount of source gas supplied reduces the adsorption pressure and from which the adsorption concentration of the metal organic compound can be reduced. In addition, the adsorption time of the metal organic compound can be adjusted by controlling the adsorption time. For example, the smaller the adsorption time at which the adsorption pressure is maintained, the lower the adsorption concentration of the metal organic compound can be. In addition, by controlling the adsorption temperature, it is possible to adjust the adsorption concentration of the metal organic compound. For example, since a predetermined heat energy is generally required during the adsorption process, lowering the adsorption temperature may reduce the adsorption concentration of the metal organic compound. However, if the adsorption temperature is too low, the adsorption phenomenon may not occur at all. If the adsorption temperature is too high, the adsorbed metal organic compound may be separated from the amorphous silicon thin film. In the present invention, the temperature of the amorphous silicon thin film in the adsorption process is preferably maintained in the range of 100 to 250 ℃. At this time, it is preferable to maintain the temperature of the amorphous silicon thin film at a predetermined adsorption temperature before the adsorption step starts. Depending on the type of the metal organic compound, in the case where no thermal energy is required at the time of adsorption (for example, when room temperature adsorption is possible), the adsorption temperature may be controlled to be room temperature. As such, the present invention controls at least one of the pressure of the gas containing the source gas in the chamber, the time at which the pressure is maintained, and the temperature of the amorphous silicon thin film, whereby as little metal organic compound as possible is adsorbed onto the amorphous silicon thin film. This can significantly reduce the possibility of metal contamination while lowering the polycrystallization temperature of silicon in TFT fabrication.
다음으로 흡착 단계에서 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되지 않은 소스 가스(금속 유기 화합물)를 챔버로부터 제거한다. 이때, 소스 가스 공급 단계에서 사용하였던 운반 가스를 사용하여 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되지 않은 소스 가스를 제거할 수 있다. 이와 같이 제거되는 소스 가스 중에는 처음에는 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되어 있었으나, 그 흡착 정도가 약하여(예를 들어, 비정질 실리콘 박막 상에 물리 흡착된 소스 가스) 비정질 실리콘 박막으로부터 분리되어 제거되는 소스 가스가 포함된다. 흡착되지 않은 소스 가스 제거 단계를 마치면 비정질 실리콘 박막 상에 금속 유기화합물을 흡착시키는 과정이 완성된다.Next, the source gas (metal organic compound) not adsorbed on the amorphous silicon thin film is removed from the chamber in the adsorption step. At this time, the carrier gas used in the source gas supply step may be used to remove the source gas that is not adsorbed onto the amorphous silicon thin film. The source gas removed in this manner was initially adsorbed on the amorphous silicon thin film, but the degree of adsorption was weak (for example, a source gas physically adsorbed on the amorphous silicon thin film), so that the source gas separated and removed from the amorphous silicon thin film was removed. Included. After the step of removing the non-adsorbed source gas, the process of adsorbing the metal organic compound on the amorphous silicon thin film is completed.
다음은 비정질 실리콘 박막 상에 금속이 흡착되도록 하는 과정으로서, 그 기 본 개념은 비정질 실리콘 박막 상에 흡착된 금속 유기화합물을 이와 반응할 수 있는 보조 가스와 반응시켜 금속 유기화합물 중의 유기화합물을 제거하는 것이다. 이를 위해서 먼저 보조 가스를 금속 유기화합물이 흡착된 비정질 실리콘 박막 상으로 공급한다. 이와 같이 공급된 보조 가스는 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되어 있던 금속 유기화합물과 반응하여, 최종적으로는 비정질 실리콘 박막 상에 금속이 흡착되도록 한다. 예를 들어, 소스 가스인 Ni(cp)2와 보조 가스를 반응시켜 cp 성분을 제거함으로써 비정질 실리콘 박막 상에는 Ni이 흡착하게 된다[즉, Ni(cp)2+H2→Ni+mCnH2n +2]. 본 발명에서는 보조 가스로 H2, NH3와 같은 환원성 가스, O2, N2O, H2O, 오존과 같은 산화성 가스, Ar, N2와 같은 불활성 가스를 사용할 수 있다. 끝으로, 소스 가스와 보조 가스의 반응 결과 부산물로 생기는 반응 가스를 제거하면, 비정질 실리콘 박막 상에 금속을 흡착시키는 과정이 완성된다. 이때, 운반 가스가 상기 반응 가스 제거에 이용될 수 있다.Next, a process of allowing a metal to be adsorbed on an amorphous silicon thin film, and the basic concept is to remove the organic compound in the metal organic compound by reacting the metal organic compound adsorbed on the amorphous silicon thin film with an auxiliary gas that can react with it. will be. For this purpose, an auxiliary gas is first supplied to the amorphous silicon thin film on which the metal organic compound is adsorbed. The auxiliary gas supplied as described above reacts with the metal organic compound adsorbed on the amorphous silicon thin film, so that the metal is finally adsorbed onto the amorphous silicon thin film. For example, Ni (cp) 2 , a source gas, is reacted with an auxiliary gas to remove the cp component, thereby adsorbing Ni onto the amorphous silicon thin film (ie, Ni (cp) 2 + H 2 → Ni + m C n H 2n). +2 ]. In the present invention, a reducing gas such as H 2 , NH 3 , an oxidizing gas such as O 2 , N 2 O, H 2 O, ozone, or an inert gas such as Ar or N 2 may be used as the auxiliary gas. Finally, by removing the reaction gas generated as a by-product of the reaction between the source gas and the auxiliary gas, the process of adsorbing the metal on the amorphous silicon thin film is completed. At this time, a carrier gas may be used to remove the reaction gas.
다음은 금속이 흡착된 비정질 실리콘 박막을 열처리하여 다결정 실리콘 박막을 제조하는 과정으로서, 그 기본 개념은 상술한 바와 같은 MIC, MILC 방법에서와 같이 흡착된 금속에 의해 비정질 실리콘 박막의 결정화 온도를 유리 기판의 사용이 가능할 정도로 낮추는 것이다. 먼저, 본 발명에서의 열처리는 소정의 열처리 온도로 유지되는 챔버 내에 금속이 흡착된 비정질 실리콘 박막을 대기시킴으로써 이루어진다. 여기서, 챔버는 상기 금속 유기화합물 흡착 단계에서 사용되는 챔버와 동일한 챔버일 수도 있고, 별개의 챔버일 수도 있다. 즉, 흡착과 열처리 과정이 모 두 한 챔버 내에서 이루어질 수도 있고, 흡착과 열처리 과정이 각각 별개의 챔버에서 이루어질 수도 있다. 본 발명에서 열처리 온도는 400 내지 700℃의 범위인 것이 바람직한데, 열처리 온도가 너무 낮으면 결정화에 소요되는 시간이 길어지므로 생산성(처리량) 문제를 고려해야 하고, 열처리 온도가 너무 높으면 유리 기판의 변형 문제를 고려해야 한다. 본 발명에서 열처리 시간은 1 내지 10 시간의 범위인 것이 바람직한데, 열처리 시간이 너무 짧으면 비정질 실리콘의 결정화가 잘 안되는 문제를 고려해야 하고, 열처리 시간이 너무 길면 생산성 문제를 고려해야 한다. 본 발명에서 열처리시 분위기는 불활성 가스 분위기인 것이 바람직한데, 이때 사용되는 불활성 가스로는 Ar, Ne, He, N2 가스를 포함한다. 이로서 제1 실시예에 의해 TFT용 다결정 실리콘 박막을 형성하는 과정이 완성되며, 본 발명에서는 결정화 온도를 낮추기 위해 도입되는 금속 농도를 가능한 적게 함으로써 TFT의 금속 오염을 현저히 줄일 수 있어서 TFT의 성능이 향상되는 효과가 있다.Next, a process of manufacturing a polycrystalline silicon thin film by heat-treating an amorphous silicon thin film to which metal is adsorbed, and the basic concept is to determine the crystallization temperature of the amorphous silicon thin film by the adsorbed metal as in the MIC and MILC methods described above. It is to be lowered enough to use. First, heat treatment in the present invention is performed by waiting for an amorphous silicon thin film on which a metal is adsorbed in a chamber maintained at a predetermined heat treatment temperature. Here, the chamber may be the same chamber as that used in the metal organic compound adsorption step, or may be a separate chamber. That is, both the adsorption and the heat treatment may be performed in one chamber, or the adsorption and the heat treatment may be performed in separate chambers. In the present invention, it is preferable that the heat treatment temperature is in the range of 400 to 700 ° C. If the heat treatment temperature is too low, the time required for crystallization becomes long, so the productivity (throughput) problem should be considered, and if the heat treatment temperature is too high, deformation problem of the glass substrate is required. Should be taken into account. In the present invention, the heat treatment time is preferably in the range of 1 to 10 hours. If the heat treatment time is too short, the problem of poor crystallization of amorphous silicon should be considered, and if the heat treatment time is too long, the productivity problem should be considered. In the present invention, the atmosphere during the heat treatment is preferably an inert gas atmosphere, wherein the inert gas used is Ar, Ne, He, N 2 Contains gas. As a result, the process of forming the polycrystalline silicon thin film for TFT is completed according to the first embodiment, and in the present invention, the metal contamination of the TFT can be significantly reduced by reducing the metal concentration introduced to lower the crystallization temperature, thereby improving the TFT performance. It is effective.
둘째, 본 발명의 제2 실시예로서 비정질 실리콘 박막 상에 금속 유기화합물을 흡착한 후 이를 열처리하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에서 비정질 실리콘 박막 상에 금속 유기화합물을 흡착하는 단계까지는 제1 실시예와 동일하다. 즉, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 방법으로 비정질 실리콘 박막 상에 금속 유기화합물을 흡착시킨 후 바로 열처리하여 다결정 실리콘 박막을 형성하는 방법이다. 본 발명의 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 과정에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고 여기서는 열 처리 단계에서의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.Second, a method of forming a polycrystalline silicon thin film by adsorbing a metal organic compound on an amorphous silicon thin film and then heat-treating it will be described. In the second embodiment of the present invention, the steps up to the step of adsorbing the metal organic compound on the amorphous silicon thin film are the same as in the first embodiment. That is, the second embodiment of the present invention is a method of adsorbing a metal organic compound on an amorphous silicon thin film in the same manner as in the first embodiment and immediately heat-treating to form a polycrystalline silicon thin film. In the second embodiment of the present invention, a detailed description of the same process as in the first embodiment will be omitted and only the differences in the heat treatment steps will be described herein.
제2 실시예에서의 열처리 단계도 기본적인 개념과 열처리 조건은 제1 실시예와 다를 바가 없다. 다만, 제2 실시예의 열처리 단계에서는 비정질 실리콘 박막 상에 흡착된 금속 유기화합물 중의 유기화합물이 제거되는 과정과 비정질 실리콘이 결정화되는 과정이 모두 일어난다. 이와 관련하여, 제2 실시예는 제1 실시예와 열처리시 가스 분위기에서 차이가 있을 수 있다. 즉, 제2 실시예에서는 제1 실시예에서 사용하였던 보조 가스를 열처리 단계에서 사용하여 금속 유기화합물에서 유기화합물이 제거되는 반응을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 열처리 단계에서 O2, N2O, H2O, 오존과 같은 산화성 가스 분위기 및 H2, NH3와 같은 환원성 가스 분위기 중 하나를 사용할 수 있다. 물론 제2 실시예에서도 제1 실시예와 같이 열처리 단계에서 Ar, Ne, He, N2 가스를 포함하는 불활성 가스 분위기를 사용할 수 있다. 또한, 제2 실시예에서는 열처리 단계에서 상기 산화성 가스와 상기 불활성 가스의 혼합 가스 분위기 및 상기 환원성 가스와 상기 불활성 가스의 혼합 가스 분위기 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 제2 실시예의 열처리 단계에서 혼합가스를 사용하는 경우에 혼합가스의 비율은 불활성 가스가 50 내지 99%의 범위인 것이 바람직하다. 제2 실시예의 열처리 단계에서 가스 분위기 이외의 열처리 온도나 열처리 시간은 제1 실시예의 조건 범위와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이로서 제2 실시예에 의해 TFT용 다결정 실리콘 박막을 형성하는 과정이 완성되며, 제1 실시예와 마찬가지로 결정화 온도를 낮추기 위해 도입되는 금속 농도를 가능한 적게 함으로써 TFT의 금속 오염을 현저히 줄일 수 있어서 TFT의 성능이 향상되는 효과가 있다.The heat treatment step in the second embodiment also has a basic concept and heat treatment conditions are not different from the first embodiment. However, in the heat treatment step of the second embodiment, both the process of removing the organic compound in the metal organic compound adsorbed on the amorphous silicon thin film and the process of crystallizing the amorphous silicon occur. In this regard, the second embodiment may be different in the gas atmosphere during the heat treatment with the first embodiment. That is, in the second embodiment, the auxiliary gas used in the first embodiment may be used in the heat treatment step to promote a reaction in which the organic compound is removed from the metal organic compound. Therefore, in the second embodiment of the present invention, one of an oxidizing gas atmosphere such as O 2 , N 2 O, H 2 O, ozone, and a reducing gas atmosphere such as H 2 and NH 3 may be used in the heat treatment step. Of course, in the second embodiment as in the first embodiment, Ar, Ne, He, N 2 An inert gas atmosphere containing a gas can be used. In the second embodiment, any one of the mixed gas atmosphere of the oxidizing gas and the inert gas and the mixed gas atmosphere of the reducing gas and the inert gas may be used in the heat treatment step. In the case where the mixed gas is used in the heat treatment step of the second embodiment, the proportion of the mixed gas is preferably in the range of 50 to 99% of the inert gas. In the heat treatment step of the second embodiment, the heat treatment temperature or heat treatment time other than the gas atmosphere is preferably equal to the condition range of the first embodiment. This completes the process of forming the polycrystalline silicon thin film for the TFT according to the second embodiment, and as in the first embodiment, the metal contamination of the TFT can be significantly reduced by reducing the metal concentration introduced to lower the crystallization temperature. The performance is improved.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Modifications and variations are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.
본 발명에 따른 다결정 실리콘 제조 방법은 비정질 실리콘 박막 상에 흡착되는 금속의 양을 적절하게 조절할 수 있어서, 비정질 실리콘의 결정화시 결정화 온도를 낮추면서 금속에 의한 오염이 방지되어 다결정 실리콘 TFT의 특성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 제조 방법은 대면적 기판에 적용이 가능하여 LCD 등 평판 디스플레이의 생산성을 증가시키고 생산 단가를 저감시키는 효과가 있다.In the method of manufacturing polycrystalline silicon according to the present invention, the amount of metal adsorbed on the amorphous silicon thin film can be appropriately adjusted, thereby reducing the crystallization temperature during the crystallization of the amorphous silicon and preventing contamination by the metal, thereby improving the characteristics of the polycrystalline silicon TFT. It is effective. In addition, the polycrystalline silicon manufacturing method according to the present invention can be applied to a large-area substrate has the effect of increasing the productivity of the flat panel display such as LCD and reduce the production cost.
Claims (19)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060134503A KR100811282B1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Method for manufacturing crystalline silicon |
| TW096150242A TWI377173B (en) | 2006-12-27 | 2007-12-26 | Method for manufacturing crystalline silicon |
| JP2007336415A JP2008166801A (en) | 2006-12-27 | 2007-12-27 | Manufacturing method of polycrystalline silicon |
| CN2007103059365A CN101209841B (en) | 2006-12-27 | 2007-12-27 | Method for manufacturing crystalline silicon |
| JP2010068161A JP2010153911A (en) | 2006-12-27 | 2010-03-24 | Method of manufacturing polycrystalline silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060134503A KR100811282B1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Method for manufacturing crystalline silicon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100811282B1 true KR100811282B1 (en) | 2008-03-07 |
Family
ID=39397990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060134503A KR100811282B1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Method for manufacturing crystalline silicon |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2008166801A (en) |
| KR (1) | KR100811282B1 (en) |
| CN (1) | CN101209841B (en) |
| TW (1) | TWI377173B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106554016B (en) * | 2016-10-21 | 2018-08-28 | 日照东润有机硅股份有限公司 | A kind of application of the method and silylene film of mechanical stripping preparation silylene film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030008752A (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-29 | 학교법인 경희대학교 | The method of crystallization of amorphous silicon for liquid-crystal display |
| KR100709104B1 (en) | 2006-04-13 | 2007-04-18 | 주식회사 테라세미콘 | Poly-silicon film manufacturing method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3889073B2 (en) * | 1995-09-13 | 2007-03-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Crystalline semiconductor manufacturing method |
| JP3889071B2 (en) * | 1995-08-04 | 2007-03-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Crystalline semiconductor manufacturing method |
| JPH10135136A (en) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacturing crystalline semiconductor |
| KR100930362B1 (en) * | 2002-11-04 | 2009-12-08 | 엘지디스플레이 주식회사 | Polycrystalline Silicon Film Formation Method And Manufacturing Method Of Thin Film Transistor Including The Same |
| KR20040057786A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-02 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | Method of manufacturing for poly-Silicone thin layer |
| JP2005303265A (en) * | 2004-03-17 | 2005-10-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Method of forming low temperature poly silicon tft gate oxide film |
| KR100666564B1 (en) * | 2004-08-04 | 2007-01-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method for fabricating thin film transistor |
| KR100611766B1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-08-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method for fabricating thin film transistor |
-
2006
- 2006-12-27 KR KR1020060134503A patent/KR100811282B1/en active IP Right Grant
-
2007
- 2007-12-26 TW TW096150242A patent/TWI377173B/en not_active IP Right Cessation
- 2007-12-27 JP JP2007336415A patent/JP2008166801A/en active Pending
- 2007-12-27 CN CN2007103059365A patent/CN101209841B/en active Active
-
2010
- 2010-03-24 JP JP2010068161A patent/JP2010153911A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030008752A (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-29 | 학교법인 경희대학교 | The method of crystallization of amorphous silicon for liquid-crystal display |
| KR100709104B1 (en) | 2006-04-13 | 2007-04-18 | 주식회사 테라세미콘 | Poly-silicon film manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101209841B (en) | 2011-07-06 |
| CN101209841A (en) | 2008-07-02 |
| JP2008166801A (en) | 2008-07-17 |
| TW200837010A (en) | 2008-09-16 |
| JP2010153911A (en) | 2010-07-08 |
| TWI377173B (en) | 2012-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6972433B2 (en) | Fabrication method for a thin film semiconductor device, the thin film semiconductor device itself, liquid crystal display, and electronic device | |
| KR100734393B1 (en) | method for forming silicon film by Atomic Layer Deposition | |
| JP2001007024A (en) | Method of forming of polycrystalline silicon film | |
| US7465614B2 (en) | Method of fabricating semiconductor device and semiconductor fabricated by the same method | |
| KR100811281B1 (en) | Apparatus for adsorping metal and method for the same | |
| KR100778781B1 (en) | Poly-Silicon Film Manufacturing Method and Poly-Silicon Film Manufacturing Apparatus | |
| JP4258476B2 (en) | Method for manufacturing thin film semiconductor device | |
| KR100960862B1 (en) | Method For Silicon Crystallization | |
| JP2003037065A (en) | System and method for sputtering silicon film using mixture gas of hydrogen | |
| KR100811282B1 (en) | Method for manufacturing crystalline silicon | |
| JP2002252181A (en) | Method of manufacturing polycrystalline semiconductor layer, and laser annealing apparatus | |
| KR100773123B1 (en) | method for forming silicon film by two step deposition | |
| JP2005236264A (en) | Method of forming polycrystalline silicon thin film and thin-film transistor using polycrystalline silicon produced by the method | |
| JPH10189449A (en) | Manufacture of crystallize semiconductor film and manufacture of thin-film transistor | |
| KR100709104B1 (en) | Poly-silicon film manufacturing method | |
| KR20160142642A (en) | Apparatus for depositing thin film and method for processing substrate | |
| KR100366960B1 (en) | silicon crystallization method | |
| TWI291718B (en) | Active matrix display devices and the manufacture thereof | |
| JPH08339965A (en) | Formation of crystalline semiconductor film | |
| KR20040051075A (en) | Methode Of Forming Polycrystalline Silicon | |
| KR20020058277A (en) | removing method of metal impurities in silicon film | |
| KR20090107382A (en) | Method of manufacturing poly silicon layer for poly silicon thin film transistor | |
| JP2003282475A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2002016084A (en) | Semiconductor device | |
| JP2003282476A (en) | Method for manufacturing semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130129 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140204 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150213 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160211 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170217 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180829 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190123 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191210 Year of fee payment: 13 |